Upload
trinhkiet
View
270
Download
9
Embed Size (px)
Citation preview
ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
RAN CANCAN ALAT PEMBUAT SERBUK LOCAM ,,':. DEN CAN TEKNIK ELEKTRODA PUTAR
Nusin Samosir dan Antonio Gogo
Abstrak
RANCANGAN ALAT PEMBUAT SERBUK LOGAM DENGAN TEKNIK ELEKTRODA
PUTAR. Telah dilakukan perancangan alat pembuat serbuk logam dengan teknik
elektroda putar. Serbuk dibuat dari logam yang dilelehkan dengan proses las dan
diputar, sehingga terlempar ke dinding tabung berupa serbuk. Dengan teknik ini dapatmenghasilkan serbuk berbentuk bulat. Instrumen utama welding torch dan mesin las
TIG sudah diperoleh, sedangkan tabling, alat pengumpan dan lainnya direncanakan
akan diadakan pada tahun anggaran 2006.
Abstract
EQUIPMENT DESIGN TO PRODUCE METAL POWDER BY ROTATIONAL
ELECTRODE. Equipment design of metal powder producer by rotational electrode
technique has been designed. The powder is produced from a melting metal by weldingprocess, rotating, and throw about to the cylindrical wall. By this technique, the powder
will be produced in rounded shape. The welding torch and TIG welding machine to be in
stock, whereas the cylindrical, feeder tool etc. will be in stock by the budget of year 2006.
PENDAHULUAN
Metalurgi serbuk (powder metallurgy)
mempunyai beberapa keunggulan dibanding
kan dengan pengecoran, penempaan dan
proses khusus lainnya untuk menghasilkan
produk logam. Keunggulan tersebut antara lain
adalah lebih homogen dalam pemanduan
beberapa material yang tidak sama dan lebih
mampu untuk mengendalikan porositas.
Keunggulan tersebut juga diperlukan dalam
teknologi produksi elemen bakar nuklir
termasuk untuk reaktor riset, sehingga paduan
logam dengan uranium lebih homogen dandapat terdistribusi merata dalam matriks
cladding. Agar lebih homogen dan terdistribusi
dengan baik, maka diperlukan serbuk logam
dengan ukuran dan bentuk tertentu. Disamping
itu metalurgi serbuk juga dapat dimanfaatkan
untuk kepentingan lainnya.Dengan mengacu dari makalah hasil
rancangan alat pembuat serbuk logam yang
sudah dibuat [11, penulis mencoba untuk
merancang alat pembuat serbuk dengan teknik
elektroda putar yang mempunyai keunggulan,
serbuk logam yang dihasil-kan berbentuk bulat
227
sehingga lebih menguntungkan dalam
pembuatan paduan logam. Keuntungan
lainnya yaitu, tidak menggunakan crucible,
sehingga pengaruh crucible terhadap produk
dapat dihindari. Benda kerja berupa batangan,
diputar dan didekatkan ke tungsten dari weldingtorch, sedikit demi sedikit akan meleleh dan
terlempar ke dinding tabung membentuk butiran
(powder). Kekurangan teknik ini adalah pada sisi
persiapan benda kerja, dimana masih diperlukan
proses pre-cast untuk elektrodanya (benda
kerja) sesuai dengan komposisi paduan serbuk
yang diinginkan, sehingg~ butuh waktu danbiaya yang lebih banyak.
Pad a perancangan ini dibatasi hanya
pad a alat pembuat serbuk logam dengan
elektroda putar saja tidak termasuk pembuatan
elektrodanya dan juga akan memanfaatkan
peralatan yang sudah ada.
PEMBAHASAN
Kriteria Perancangan
,. Persyaratan utama dalam triteria
perancangan yaitu elektroda atau benda
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005 188N 0854 - 5561
Evaluasi dan perhitungan
( = 0,036 (C/11) = 0,36(111111)
di dalam ruangan yaitu di basement (hot
workshop)dari fasilitas uji pasea iradiasi.
Oengan C.A 1 mm maka ketebalan minimal =
1,36 mrn < 3 mm (pelat yang digunakan
tebalnya 3 mm
'"' '"' (C/11 )-',-'
PR
_ 0,6 P (1)SE
( =
t =
Tekanan operasi didisain sampai tekanan
vakum 10.1 torr = 0,1 mmHg = 1,316 x 10-4 atm
= 0,0001316 kg/cm2. Oiambil tekanan operasi
P = design pressure (maximum allowable
working pressure) =1,10 x operating
pressure = 1,10 x 1 kg/cm2 = 1,1 kg/em2
R = inside radius = 150 em
8 = stress value of material (88-304) =
85000 psi = 5786 kg/em2
E = joint efficiency = 0,80C.A = corrosion allowable, 1 mm
Oengan persangkutan (1) untuk dapat dihitungtebal bahan :
1,1.150 (){ = -- .--------- cm5786.0,8 - 0,6. \,\
165
4629 -
Rumus:
Perhitunqan Ketebalan Minimal [21
Ketebatan minimal dari bahan yang akan
dipakai dihitung berdasarkan.
Persyaratan Antar Muka Terhadap BagianLain
8pesifikasi dari konektor dan torch
gun unit disesuaikan dengan mesin las TIG
yang sudah ada. Bentuk serta ukuran dari
konektor saluran gas masuk dan gas keluarserta saluran udara dalam pembuatan
vakuman yang akan digunakan merup8kan
konektor-konektor standar dengan sistem
kopling.Persyaratan Kondisi Lingkungan
Kondisi lingkungan yang harus
dipenuhi selama proses pembuatan serbuk
yaitu mencegah seminimum mung kin
kandungan oksigen pada sehingga tidak terjadi
oksidasi dari serbuk yang terbentuk. Pada saat
awal proses, dilakukan proses penyedotan
udara dari dalam tabung, dan setelah itu
dilakukan proses pemasukan gas argon. Untuk
penempatan alat secara umum tidak ada
persyaratan khusus, karena akan ditempatkan
kerja diputar dengan kecepatan yang cukup
tinggi sampai 12.000 rpm(1J. Untuk disainawal/eksperimen awal digunakan sampai
5000 rpm dan kecepatan putarnya dapatbervariasi.
y Agar serbuk yang dihasilkan lebih baik maka
prosesnya dirancang menggunakan atmosfir
gas Argon.8elain dari persyaratan ataupun
kriteria utama perancangan diatas, ada
beberapa persyaratan/kriteria tambahan yang
mempertimbangkan faktor kemudahan dalam
penangannya/instalasi, perawatan, faktorekonomi serta faktor lainnya seperti Oikemudahan untuk dibuaUdifabrikasi, dan
ketersediaan alaUmaterial di pasaran.
228
ISSN 0854 - 5561
Pompa Vakum [3J
Sebelum proses produksi dilakukan
proses pengeluaran udara dengan pompa
vakum, kemudian baru gas Argon dimasukan.
Saluran pengeluaran udara dari pompa vakum
akan disambungkan ke saluaran udara buang
dari sistem ventilasi ke eerobong. Dari hasil
raneangan, diperoleh volume tabung sebesar
530 liter dan diasumsikan proses vakum 10.1
dilakukan selama 10 men it, selanjutnya
kapasitas dari pompa vakum (S) yang
dibutuhkan dapat dihitungdengan persamaan.
v PoS = - L11 - ;
/ P
v = volume ruang yang akan divakumkan
t = interval waktu antara Po (tekanan mula, 1
atm) dan P (tekanan akhir,1 0.1
atm), 10 menit
(' 530 L ] 2 3 r D' Th" = -- 11 -- = ,0 Iter; Ipll pompa600 ]0 -I
vakum dengan kapasitas 2,5 liter/detik
Torch Gun Unit
Torch gun unit yang akan digunakan
disesuaikan dengan mesin las TIG yang sudah
ada (maks. 200 A) dan jarak dengan benda
kerja dapat diatur (screw adjusting). Torch gun
unit terdiri dari welding torch yang telah
dimodifikasi bagian luarnya dengan
menggunakan ulir untuk mengatur jarak
tungsten ke benda kerja (elektroda putar).
Diameter bagian luar yang berulir ini akan
disesuaikan dengan pemegang torch gun unit
pada tabung. Bila arus dari mesin las TIG yangakan digunakan tidak eukup maka ada dua
variabel yang dapat diatur yaitu diameter
benda kerja dan kemungkinan penggantian
mesin las TIG dengan arus yang lebih besar.Motor Listrik Pemutar Elektroda (4]
229
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Motor yang akan digunakan
mempunyai keeepatan sId 5000 rpm dengan
variasi keeepatan putar melalui pengaturan
keeepatan yang non-mekanis, dilengkapi panel
dengan tombol pengatur keeepatan sertaindikator keeepatan. Putaran maksimum
spindle dan benda kerja 5000 rpm. Di2meter
benda kerja 12 mm dan panjang 200 mm
dengan berat 0,2 kg. Berat chuck pemegang
benda kerja 1 kg dan diameter 6 em, sehingga
berat total 1,2 kg. Daya motor dapat dihitungdengan persamaan (3)
T _ P.n.Rj\ - --- (HP) (3)
71620
dimana :
N daya gerak (HP); n (rpm); R radius
spindle; P = beban (kg)
T 1,2.50003 Hp)A =-7-16-2-0-( =0,25HP-0,3 HP
Perkiraan Anggaran
Realisasi anggaran per-tahunanggaran 2005 sebesar Rp.8.000.000,- baru
dapat dipakai untuk membeli torch gun unit
berikut flow meter gas Argon (Gambar-2, pad a
lampiran), sementara untuk pengadaankeseluruhan alat masih membutuhkan
anggaran Rp. 136.000.000,- seperti dijelaskanpada tabel-1.
Besarnya total anggaran ini diluar perkiraan
awal karena kurangnya informasi teknis dan
non teknis mengenai harga, sehingga
pencapaian target agar selesai pada tahun2005 tidak tereapai
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
HASIL DAN KESIMPULAN
1. Kapasitas pompa vakum, 2,5 liter/detik
dengan interval waktu 10 menit untuk
mencapai tekanan 10.1 bar
2. Motor dengan putaran 5000 rpm, dengan
kecepatan putar bervariasi dengan sistem
non-mekanis, dengan daya 0,3 HP
3. Tebal pelat tabung 3 mm dari bahan SS304.
4. Perkiraan anggaran yang masih perlu
disediakan (sebelum pajak) Rp.
136.000.000,-
Tabel-1: Kebutuhan Anggaran
ISSN 0854 - 5561
DAFTAR PUSTAKA
1. KARIN KUHN, PAUL D. COOPER,
GERNOT H.GESSINGER, Production and
Metallography of Alloy Powders, Practical
Metallography, 19752. EUGENE F.MEGYESY, Pressure Vessel
Handbook, Pressure Vessel Publishing.
Inc., 1995.
3. A. CHAMBERS et ai, Basic Vacuum
Technology, lOP Publishing Ltd., 1989.
4. ASRIL dkk., IImu Bangunan Pesawat yangPraktis, 1952
No.Nama Bagian alat
Harga
(ribuan n.:piah)1.Tabung dan struktur penopang serta aksesorisnya 35.000,-
2.
Motor servo dengan kontrol kecepatan secara non-50.000,-
mekanis, berikut panel dan aksessoris 3.Mekanisme pengumpan benda kerja 28.000,-
4.Pompa vakum 20.000,-
5.Mobilisasi, instalasi dan lain-lain 3.000,-
Total136.000,-
Catatan : Dari penawaran awal,kecuali noA
230
ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Lampiran-1: Gambar Instalasi, Torch Gun Unit dan Mesin Las TIG
Drumb Machine Assy
00000
)(
To Vacum PumE.
O~ator Nea
Out Put
1830.0
Control Panel
Feeder Mechanism
Gambar-1: Instalasi Alat Pembuat Serbuk Logam Dengan Elektroda Putar
231
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Gambar-2: Torch Gun Unit
Gambar-3: Mesin Las TIG
232
ISSN 0854 - 5561